1、第 10 节 实验：测定电池的电动势和内阻第二章 恒定电流一、实验目的1进一步熟练电压表、电流表、滑动变阻器的使用2学会用伏安法测电池的电动势和内阻3学会利用图象处理实验数据二、实验原理1原理图如图所示2原理：通过改变滑动变阻器的阻值，用电压表和电流表测出每种状态(最少两种)下的 U、I 值，列出两个方程，即可求出电动势 E 和内阻 r.即EU1I1rEU2I2r联立求解可得EI2U1I1U2I2I1rU1U2I2I1三、实验器材被测电池(干电池)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和导线等四、实验步骤1确定电流表、电压表的量程，按电路原理图把器材连接好，如图所示2把变阻器的滑动片移到一端使阻值
2、最大3闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数，用同样的方法测量并记录几组 I 和 U 的值4断开开关，整理好器材五、数据处理1代数法：运用方程组EU1I1rEU2I2r求解 E 和 r.为了减小实验的偶然误差，应该利用 U、I 值多求几组 E 和 r的值，算出它们的平均值2图象法：对于 E、r 一定的电源，路端电压 U 与通过干路的电流 I 的 UI 图象是一条直线，这条直线与纵轴 U 的交点表示电源的电动势 E，与横轴 I 的交点表示短路电流，图线斜率的绝对值表示电源的内阻 r.在读图时应注意图象的纵坐标是否是从零开始的，若从零开始，如图甲所示，则 rEI0，
3、若不是从零开始，如图乙所示，则 rEU1I1.六、注意事项1为使电池的路端电压有明显变化，应选取内阻较大的旧干电池和内阻较大的电压表2实验中不能将电流调得过大，且读数要快，读完后立即切断电源，防止干电池大电流放电时内阻 r 的明显变化3若干电池的路端电压变化不很明显，作图象时，纵轴单位可取得小一些，且纵轴起点可不从零开始如图所示，此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势 E，但图线与横轴交点不再是短路电流，内阻要在直线上取较远的两点用r U I 求出4为了提高测量的精确度，在实验中 I、U 的变化范围要大一些，计算 E、r 时，U1 和 U2、I1 和 I2 的差值要大一些七、误差分析1偶然误差：主
4、要来源于电压表和电流表的读数以及作 UI图象时描点不很准确2系统误差(1)电流表内接时电路如图甲所示：产生实验误差的原因是由于电压表的分流造成的，测量值与真实值的关系为：E 测E 真；r 测r 真八、实验创新(测电源 E、r 的其他方案)主要方法原理电路图伏阻法(电压表、变阻箱)EU1U1R1rEU2U2R2r安阻法(电流表、变阻箱)EI1R1I1rEI2R2I2r 实验原理和电路连接(2019温州中学检测)在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，下面是实验过程中遇到的三个问题，请作答：(1)图甲是实验电路图，请在图乙中画线连接实物(2)在图甲所示的电路中，为避免烧坏电表，闭合开关前，滑动变阻器
5、的滑片应置于_端(填“左”或“右”)(3)图丙是根据实验数据作出的 UI 图象，由图可知，电源的电动势 E_V，内阻 r_.解析(1)根据电路图可以连接实物图，如图所示，注意电表量程以及正负接线柱的接法；(2)开始时要让电路中电流最小，故滑动变阻器应接入最大电阻，故滑片应在最左侧；(3)由 UEIr 可知，图象与纵轴的交点为电源的电动势，故 E1.5V，图象的斜率表示内阻，则内阻 r1.510.5 1.0.答案(1)见解析图(2)左(3)1.5 1.0选择仪器时注意掌握的原则(1)安全性原则，即一定要保证仪器的安全，对电表来讲不超量程，对滑动变阻器来讲不能超其额定电流(2)精确性原则，即要保证
6、测量时读数精确，对电表来讲在不超量程的前提下，尽量选用小量程的，对欧姆表来讲尽量让指针指在中值刻度附近(3)方便性原则，此原则主要针对滑动变阻器来讲，在滑动变阻器控制电路时，电路的电压、电流的变化范围要尽可能大，以便获取多组测量值 数据处理和误差分析 在用电压表和电流表测电池的电动势和内阻的实验中，所用电压表和电流表的内阻分别为 1k 和 0.1，如图甲为实验原理图(1)一位同学记录的 6 组数据见表，试根据这些数据在图乙中画出 UI 图象，根据图象读出电池的电动势 E_V，求出电池内阻 r_.I(A)0.120.200.310.320.500.570U(V)1.371.321.241.181
7、.101.05(2)若不作出图线，只选用其中两组 U 和 I 的数据，用公式 EUIr 列方程求 E 和 r，这样做可能得出误差很大的结果，其中选用第_组和第_组的数据，求得 E 和 r 误差最大解析(1)根据 U、I 数据，在方格纸 UI 坐标上找点描迹，如图所示，然后将直线延长，交 U 轴于 U11.46V，此即为电源电动势；交 I 轴于 I0.65A，注意此时 U21.00V，由闭合电路欧姆定律得 IEU2r，则 rEU2I1.461.000.65 0.71.(2)由图线可以看出第 4 组数据点偏离直线最远，若取第 3 组和第 4 组数据列方程组求 E 和 r，相当于过图中第 3 组和第 4 组数据对应的点作一直线求 E 和 r，而此直线与所画的直线偏离最大，所以选用第 3 组和第 4 组数据求得的 E 和 r 误差最大答案(1)UI 图象见解析 1.46 0.71(2)3 4用图象法处理数据比较精确，若本题采用解方程求平均值的方法，就无法判断出第四组数据(0.32A，1.18V)误差太大，这样会导致测量值的误差增大，并特别注意纵轴的坐标原点不为零 本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放